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针对程序性死亡因子1（Programmed cell death 1,PD-1）及其配体（Programmed cell death ligand 1,PD-L1）的免疫治疗目前已在多种实体肿瘤中获得了极大的进展。然而,单抗PD-1/PD-L1免疫治疗的有效率较低,且现有对预后和疗效预测因子的研究仍不充分。因此,亟待开展抗PD-1/PD-L1免疫治疗预后和疗效预测相关生物标志物的深入研究,以此筛选潜在的获益人群。本研究旨在构建可有效预测抗PD-1/PD-L1免疫治疗预后和疗效的肿瘤免疫微环境（Tumor immune microenvironment,TIME）分型模型,并基于TCGA数据库中33种癌症的转录组和基因组数据、GEO数据库中的一项乳腺癌转录组数据、5项实体肿瘤免疫治疗转录组数据以及纪念斯隆凯瑟琳癌症中心（Memorial sloan kettering cancer center,MSKCC）实体肿瘤免疫治疗基因组数据,分析TIME亚分型的多组学分子特征,探究可有效预测抗PD-1/PD-L1免疫治疗预后和疗效的生物标志物。主要研究结果如下:首先,研究基于抗原加工类、免疫检查点和免疫调节类、效应细胞和抑制细胞类共163个相关基因的表达谱,开发了一种新型的肿瘤浸润淋巴细胞（Tumor-infiltrating lymphocyte,TIL）得分指标,发现其在免疫治疗队列的平均曲线下面积（Area under curve,AUC）值为0.592,稍优于以往研究中采用的CD8A（AUC=0.575）或CD8B（AUC=0.552）基因表达指标。进而将PD-L1表达联合TIL得分,发现联合指标的逻辑回归预测概率值的平均AUC值为0.64（0.6～0.722）,优于基于单独的PD-L1表达、TIL得分、CD8A或CD8B基因表达的分型方法。通过免疫治疗生存分析确定分位数阈值后,联合PD-L1表达和TIL得分构建了TIME分型模型,结果显示其具有有效预测肿瘤预后（P<0.0001）、免疫治疗预后（P=0.03）和疗效（P=0.01146）的能力,其中TIME I型（PD-L1阳性/TIL阳性）在肿瘤预后、免疫治疗预后和疗效（应答率为42%）上显著优于另外三种亚型（应答率分别为21%、32%和36%）。其次,研究基于CIBERSORT算法评估免疫浸润细胞比例,发现TIME I型的T淋巴细胞、CD8+T细胞比例最高,活化的NK细胞相对浸润比例较高,而巨噬细胞和肥大细胞比例最低。研究还发现CD8+T细胞比例与TIL得分显著正相关（Spearman R=0.24,P<2.2e-16;Spearman R=0.33,P<2.2e-16）,且高CD8+T细胞比例与良好的肿瘤预后（P<0.0001）、免疫治疗预后（P=0.012）及疗效（应答率为41.86%,P=7.137e-06）有关。然后,研究基于各TIME亚型差异表达基因的通路富集分析显示,TIME I型主要富集在免疫激活相关通路。然而,在基因集变异分析（Gene set variation analysis,GSVA）结果中显示,TIME III型（PD-L1阳性/TIL阴性）在包括糖酵解在内的肿瘤相关特征基因集中的平均富集分数普遍更高,且高糖酵解得分与免疫治疗预后不良有关（P=0.0023）。研究进一步筛选TIME I型中与肿瘤预后、免疫治疗预后和疗效预测有关的13个特征基因（TIME I signature genes,T1SGs）:TPBGL、PSMB9、CD8B、RTBDN、ZNF683、WARS、CTSB、LYPD5、CD7、LGALS2、NKX2-4、HHLA2和SH2D1A,发现高T1SGs得分与良好的免疫治疗预后（P<0.0001）和疗效（应答率为43.26%,P=3.197e-07）有关。值得注意的是,在进一步整合转录组特征后,发现同时满足高T1SGs得分、高CD8+T细胞比例和低糖酵解得分这三个特征的病人群体的疗效（应答率为48.28%,P=0.01167）优于单独具备任何一个特征的病人群体。最后,研究发现肿瘤突变负荷（Tumor mutation burden,TMB）与预测新抗原数目呈极显著正相关关系（Spearman R=0.886,P<2.2e-16）,且TMB和新抗原数目在TIME III型中较高。同时发现高TMB与高新抗原数目都与肿瘤的不良预后有关（P<0.0001）,而高TMB与免疫治疗预后良好有关（P=0.0099）。此外,发现BRAF突变和KMT2D突变为TIME I型的特征突变基因,且BRAF/KMT2D共突变与免疫治疗预后良好有关（P=0.019）。综上所述,本研究基于肿瘤免疫微环境亚分型,通过分析其多组学分子特征,鉴定了与实体肿瘤抗PD-1/PD-L1免疫治疗预后和疗效预测有关的生物标志物,分别是CD8+T细胞比例、糖酵解得分、TIME I型的13个特征基因（TPBGL、PSMB9、CD8B、RTBDN、ZNF683、WARS、CTSB、LYPD5、CD7、LGALS2、NKX2-4、HHLA2和SH2D1A）得分以及BRAF/KMT2D共突变。本研究结果可为临床免疫治疗研究提供数据基础和潜在的候选标志物,进而为筛选免疫治疗获益群体提供新的见解。